Строение и свойства вещества. Изд. 2-е, переработанное. Розман Г.А. - 81 стр.

                       §12. Дефекты кристаллической решётки,
                                  их классификация

            Практически всякий кристалл, хотя бы в небольших количествах, содержит ино-
       родные примеси. Так, например, самые чистые кристаллы германия или кремния со-
       держат в 1см 10 9 − 1011 инородных атомов. Дефектом кристаллической решётки яв-
                   3

       ляется также нарушение правильного чередования структурных элементов этой решёт-
       ки. Даже если кристалл не содержит других дефектов, то при T ≠ 0 K в нём всегда бу-
       дут распространяться тепловые колебания, называемые фононами, которые также счи-
       таются дефектами. Нельзя сказать, что дефект кристаллической решётки всегда являет-
       ся её недостатком – дефектом. Ниже мы узнаем, что многие свойства твёрдого тела
       обусловлены именно дефектностью его строения. Отсюда следует важность изучения
       дефектов решётки.
              Все дефекты кристаллического строения можно условно разделить по геометри-
       ческому признаку на три группы: 1)точечные, 2)линейные и 3)объёмные дефекты.

                                 §12.1. Точечные дефекты решётки
              К точечным дефектам относятся следующие нарушения кристаллической решёт-
       ки: 1) фононы, 2) электроны и дырки, 3)поляроны, 4) экситоны, 5)дефекты по Шоттки,
       6) дефекты по Френкелю, 7) диполоны и др. комплексы из дефектов, 8) примесные чу-
       жеродные атомы или ионы. Дадим краткое описание этих дефектов.
              Фононы. Согласно квантовой механике, даже при температуре T = 0 K струк-
       турные элементы кристаллической решётки обладают отличной от нуля энергией (ну-
       левой энергией) и совершают так называемые нулевые колебания (см.§10 гл.2). При
       нагревании структурные элементы кристалла начинают совершать более сильные ко-
       лебания. Возбуждённое состояние структурных частиц не остаётся на месте нагрева, а
       передаётся вдоль кристаллической решётки в виде волн возбуждения. По квантовой
       теории рассмотрение всякого волнообразного процесса можно заменить рассмотрени-
       ем эквивалентной совокупности частиц. Эти частицы называют квазичастицами. Вол-
       нам возбуждения сопоставляются квазичастицы – фононы. Подобно фотонам, они об-
       ладают энергией, количеством движения. Так как фононы возникают в нагретом крис-
       талле, то они являются его дефектом. С помощью фононов удаётся правильно объяс-
       нить такие свойства кристаллической решётки, как теплоёмкость, теплопроводность
       (см. §11 гл.2). Рассматривая фононы как совокупность частиц, движущихся в кристал-
       лической решётке, следует ожидать их влияния и на другие свойства решётки, например,
       электропроводность. Фононы могут рождаться в кристалле в результате нагревания
       обычным способом, а также при облучении γ- квантами, потоком заряженных частиц и
       т.д. По своим статистическим свойствам фононы – это бозоны, со всеми вытекающими
       отсюда свойствами.
              Электроны и дырки. В результате возбуждения структурных элементов решётки
       возможен отрыв от них электронов. Освободившиеся электроны будут двигаться по
       кристаллической решётке, вызывая своим полем её деформацию. Вследствие этого из-
       меняются свойства решётки. Поэтому свободные электроны можно считать дефектом
       кристалла. Рождение свободных электронов можно осуществить любым физическим

                                                                                        81




PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com